现代化新技术在露天矿山的应用

崔君

摘要：随着科学技术的发展，我国的矿山开采越来越多，露天矿山采用集中化开采、集约化经营模式，开采工艺不断完善，管理工作更加智能化，兼顾经济效益和环保效益。本文对我国露天矿山开采作业现状及油电混合动力新技术、其他新技术在露天矿山开采中的具体应用进行了探讨。

关键词：露天矿山；开采作业；油电混合；新技术

引言

近年来随着钢铁、煤炭和有色金属等行业的快速发展，露天采矿业越来越受到人们的重视，尤其是新技术新设备的广泛应用，为矿业转型升级，实现创新发展开辟了新领域：矿山开采的数字化、智能化。本文主要论述了现代化技术在国内露天矿山的应用。

1我国露天矿山开采工艺的现状和特点

经过近40年的引进、吸收和发展，半连续开采工艺在我国的露天矿山得到了广泛的应用。根据实际应用归纳总结，主要表现出以下两大特点：①应用形式多样化。各矿山根据自身的开采运输条件多样化地组合应用不同的半连续工艺均较好地符合了各自的现实情况。②设备大型化和国产化。规模大、开采能力强是露天矿的显著特点之一。与之相对应的半连续开采工艺设备也具有大型化的特点，目前矿山使用的破碎机能力在3000～7000t/h，有的甚至达到10000t/h。带式输送机的带宽也从1000mm提高到1800mm，有的甚至达到2200mm。在半连续开采工艺中，单斗挖掘机及自卸卡车基本实现了国产化，大型破碎设备的国产化进程也在加快。

2现代化新技术在露天矿山的应用

2.1 3DMine制图软件的应

3DMine矿业工程软件是国内第一个通过了国土资源部门评审认证的既有传统几何图形法（断面法、块段法）也有距离幂次反比法、地质统计学法进行储量估算的三维专业软件。3DMine软件是一套用于矿山开采设计、境界优化、采剥总量计算、矿床地质管理、方量计算、爆破设计管理、井下开拓设计、采掘计划编制及生产设施数据的三维可视化管理软件。露天采矿设计包括：露天境界优化、露天采场设计、中长期采掘计划编制、短期计划编制、露天爆破设计和矿岩二次圈定等。①露天境界优化。根据采矿矿石赋存条件，输入开采参数，可以计算得出最优的剥采比并输出相应的数据及境界图，方便管理人员直观的了解露天采场开采设计。②露天采场设计。根据采场现状，可以通过多种方法进行采场运输道路设计及优化，自动生成工作平台，按照需求设计所需的工作台阶坡面角、作业平台宽度。并能进行排土场设计优化。③中长期采掘计划编制。根据地质赋存条件模型，可以进行采场采剥情况分析，并能输出计算结果及演算图形，直观了解采场生产演化过程。④短期计划编制。利用该软件，可以直接进行月度、季度及年度采剥计划编制，且能显示出每个区域的矿岩总量及矿石地质品位，方便供配矿管理。⑤矿区公路设计。路面设计、坡度设计、土方工程量计算。⑥露天爆破设计和矿岩二次圈定。方便快捷的孔网参数，布孔方式和钻孔参数的选择；自动完成装药设计；可按照爆破方式和导爆雷管延迟时间进行联网爆破模拟；在三维状态下，快速完成二次矿岩边界圈定。

2.2无人机低空遥感

无人机航测数据主要是遥感数据，具有较高空间分辨率，同时时效性较强、测绘周期短。无人机测绘包括一般大比例尺航测、倾斜摄影三维建模等，其中倾斜摄影技术是近几年发展起来的低空摄影测量技术，该技术可对复杂场景进行大范围、高重叠度、高精度、高分辨率航摄，通过专业航测软件进行局域网联合平差、多视影像匹配等步骤处理，生成实景三维模型等成果数据，可直观反映地物的外形、位置、高度等属性信息，为高精度测绘提供保证，可视化效果极佳。无人机倾斜摄影测绘成果包括：数字高程模型（DEM）、数字线化图（DLG）、数字正射影像（DOM）、实景三维模型等。利用上述成果可高精度描述露天矿山的几何特征，全方位展示矿产资源利用现状，结合露天矿山矿产资源监管的需求，可进行数据深入分析研究。

2.3RTK的应用

使用RTK仪器作业智能化程度较高，能够完成各种测量任务，数据处理量也较小，使用的其他辅助工具也较少，作业方便轻松且误差小，精度高。减少作业限制因素。RTK技术不受光学因素影响，受测量天气情况、可视度等因素影响极小，能够正常测量地形复杂，通视条件差的地区，操作简单方便。测量精度高，没有累积误差。传统的全站仪测量，受地形条件影响，通视困难的区域需要多次搬站，会存在累积误差。而RTK不存在上述误差，RTK在正常工作条件下，误差均在厘米级以下。提高测量效率。相对于传统的全站仪测量，RTK不用频繁的搬站，一人单独完成测量工作，且一般5秒钟以内方可测得一点坐标，作业效率高同时降低劳动强度。

2.4可移式破碎钻

固定式破碎可移式破碎钻是由破碎机、运输机、汽车组成，露天矿山在开采过程中，随着开采深度增加，破碎机必须快速移动，确保汽车处于最佳运距以内。

2.5露天采矿GPS卡车智能调度系统

露天采矿GPS卡车调度系统有效的解决了上述限制因素，极大的提升了生产产量，降低了生产消耗，杜绝了联合作弊、虚报车数、矿资源外流，偷懒等现象，实现了降低生产成本和管理成本的目的。露天矿GPS卡车调度系统：通过GPS对露天采矿的设备进行位置确定，然后再通过数学优化算法对系统的各种资源进行全局优化配置的卡车调度系统。实时自动实现铲、车等资源的合理配置，可以充分发挥电铲的最大装车能力，保证电铲满负荷工作。优化派车，合理分配车流，实现运距最短。充分发挥卸点、破碎站的最大能力，保证在最高强度作业。车载智能终端、铲载智能终端、电源、通讯铁塔、生产指挥中心设备。①安全。超速行驶预警（重载超速、空载超速、下坡超速的超速行驶）。越界行驶预警（车辆未按系统指定路线行进）。违章停车预警（车辆非法停在道路节点之上、妨碍生产）。无故停车预警（车辆停止时间超过指定限定时间并未申报故障）。②生产。智能调度系统（系统根据对采集数据进行智能化调度，无需人为干涉）。最优调度系统（系统采用最优算法、最近路径选择进行指挥车辆行进路线）。实时调度系统（系统随时采集各车铲设备工作饱和度、动态实行调度）。特殊调度系统（系统可根据人为设定的特殊条件进行调度，如软路基路面适合指定车辆行进、路面较陡较窄适合老司机行进等特殊条件进行调度）。③效益。增加产值（系统将车铲工作效率提高10%以上，将产量大幅度提高）。降低消耗（降低车辆柴油损耗，大大增加了车辆轮胎使用寿命）。提高工作水平及态度（避免了员工的偷懒、偷矿、虚报产量等现象）。解放劳动力（将调度人员从繁琐的调度事宜中解放出来）。④管理。提高管理水平（避免了由人为调度出现的事故，减少了人员调度水平层次不齐的现象）。简化管理方式（管理人员只需将当班次任务量及特殊定义条件輸入到系统，系统可自行运算进行调度）。

结束语

综上所述，矿山在引入上述先进技术之后，能够有效指导露天采矿生产，在方便统一集中管理的同时，还提高了作业效率，降低了生产管理成本，值得推广和应用。

参考文献

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